Modelo de Isotermas aplicados para a remoção do corante Azul de Metileno, utilizando areia de praia 'in natura' como adsorvente.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Inorgânica

Autores

Marques, A.P.M. (IFMA/CAMPUS CODÓ) ; Cantanhede, L.B. (IFMA/CAMPUS CODÓ)

Resumo

A indústria têxtil tem adquirido destaque no que diz respeito a poluição ambiental. Grande parte do corante utilizado não se fixa à fibra podem ser produzidas grandes quantidades de efluentes contaminados. Os silicatos proveniente de areia de praia, podem ser uma alternativa viável e de baixo custo para a remoção desses poluentes. Neste trabalho, investigou-se a capacidade adsortiva da areia de praia na remoção do corante azul de metileno (AM). A partir da variação da concentração inicial de AM durante o processo adsortivo, foram construídas isotermas de adsorção. A adequação resultados experimentais aos modelos de isoterma indica que o processo adsortivo segue o modelo proposto por Freundlich (R2=0,92), indicando um processo adsortivo através de interações fracas entre o AM e a areia.

Palavras chaves

Adsorção; Areia de Praia; Azul de Metileno

Introdução

A aplicabilidade dos corantes está em vários setores industriais, dentre eles: os setores alimentícios, a indústria cosmética e a indústria têxtil. Para a fixação da molécula do corante às fibras, geralmente, o processo se dá em solução aquosa, envolvendo quatro tipos de interações: interações iônicas, ligações de hidrogênio e força de Van Der Waals (CARDOSO, 2012). Diante deste contexto, a adsorção se apresenta como uma das técnicas que tem sido empregada com sucesso para uma remoção efetiva desses poluentes. Porém, a eficiência do processo de adsorção depende da escolha de um adsorvente apropriado. Os silicatos possuem um arranjo tetraédrico de 4 átomos de oxigênio ao redor de um átomo de silício centralizado, silício tetraédrico, SiO4, formando assim uma rede cristalina compartilhando seus átomos de oxigênio com grupos vizinhos. Essa característica, pode possibilitar uma capacidade adsortiva frente as espécies deficientes de elétrons, como é o caso do Azul de metileno (corante catiônico). Cada átomo de oxigênio não compartilhado contribui com uma carga negativa para o grupo aniônico então formado, e o equilíbrio dessas cargas pode ocorrer pela adsorção de cátions na estrutura do silicato (MORTON, 1995). Neste trabalho verificou-se a capacidade adsortiva de silicatos “areia de praia” na remoção do corante azul de metileno em sistemas aquosos e os dados experimentais foram ajustados aos modelos de isotermas propostos por Langmuir e Freundlich que frequentemente são utilizados para expressar a condição de equilíbrio entre o adsorvente e o adsorvato durante o processo de adsorção, além da possibilidade em determinar a quantidade máxima adsorvida (WASTI e AWN, 2014).

Material e métodos

O adsorvente estudado foi coletado do litoral piauiense, Lagoa do Portinho, situado na cidade de Parnaíba, à 318 km de Teresina, 2º55'43.2'' sul e 41º40'30.7'' oeste. O preparo do adsorvente foi realizado, inicialmente, com sucessivas lavagens com água destilada até que a condutividade do sobrenadante atingisse um valor próximo à condutividade da água destilada. Após a lavagem, o material foi seco em estufa a 60°C e em seguida, determinou-se a faixa de granulometria. As adsorções foram realizadas em meio aquoso e todos os reagentes empregados neste trabalho foram de pureza analítica. A água utilizada no preparo das soluções foi apenas destilada. Preparou-se uma solução estoque do substrato (corante azul de metileno) na concentração de 0,1 mmol/L para a construção da curva de calibração. A quantificação de corante adsorvido pelo silicato foi realizada pelo método de batelada, utilizando como técnica principal, a espectrofotometria de absorção do Ultravioleta na região do visível (UV-Vis), através da medição direta da absorbância do corante (663 nm) em um espectrofotômetro Shimadzu, modelo UVmini-1240, com caminho óptico de 1,0 cm. A faixa de concentração utilizada nos experimentos de isoterma variou entre 0,001 a 0.1 mmol/L. Os resultados experimentais foram ajustados aos modelos matemáticos de isotermas propostos por Langmuir e Freundlich. Os parâmetros de cada modelo foram obtidos a partir do coeficiente linear e angular das equações linearizadas de Langmuir (Ce/qe = 1/(Kd.qmax) + Ce/qmax) e de Freundlich (logqe = (logCe)/n +logKf).

Resultado e discussão

A condutividade final do sobrenadante após as sucessivas lavagens foi de 10,48μS/cm a 25ºC. Valor este, próximo da condutividade da água destilada utilizada na lavagem da areia (2,47μS/cm a 25ºC). A diminuição da condutividade elétrica pode indicar a diminuição da quantidade de íons presentes na solução sobrenadante após cada lavagem. Em seguida a areia foi seca em estufa (60ºC/24h) e a granulometria foi estabelecida (≤150 μm). A resposta da concentração do corante em função da absorbância foi quase linear (R=0,999). O tempo mínimo para o sistema atingir o equilíbrio é de 10 min e 300 mg da areia possibilitou uma maior quantidade de corante adsorvido (0,447 mmol/g) removendo, cerca de 53%. A partir de variações na concentração do corante foi obtida a isoterma de adsorção. A Figura 1 representa a isoterma de adsorção para a areia. A isoterma indica que o corante preencheu os sítios ativos na primeira camada da superfície da areia e da camada seguinte, sugerindo uma adsorção em multicamadas. A isoterma possibilitou a adequação aos modelos de propostos por Langmuir e Freundlich para expressar as condições de equilíbrio entre o adsorvente e o adsorvato. A Figura 2 apresenta a adequação dos resultados experimentais à equação linear de Langmuir e de Freundlich. Os parâmetros sugerem uma boa correlação com o modelo de Freundlich (R2=0,92). O valor de Kf = 6,14 mg/g, estima uma interação significativa entre o adsorvente e adsorvato. O valor de n (1,6) sugere adsorção favorável quando 1<n<10). Portanto, os valores de n, assim como, o valor de Kf obtidos neste trabalho, sugere um sistema adsortivo favorável e com rendimento relativamente eficiente (BERTOLINI, 2015).

Isoterma de Adsorção para o corante Azul de Metileno em Areia de Praia "in natura" (300 mg). T = 25ºC. 0,001 < [AM] < 0.1 mmol/L.


Adequação dos resultados experimentais às equações lineares de Langmuir e de Freundlich para adsorção do azul de metileno em areia de praia in natura.

Conclusões

Diante dos dados obtidos verifica-se que um considerável percentual de remoção do corante Azul de Metileno promovido pela areia de praia, 53% (cerca de 3,28 mmol/g de areia), por se tratar de um material in natura. O sistema adsortivo entra em equilibro com 10 minutos. Mecanismo de adsorção do sistema corante/areia indica a concordância dos resultados experimentais com o modelo linearizado proposto por Freundlich, sugerindo um processo de fisissorção, com interações fracas entre o adsorvente e o adsorvato e formação de multicamadas (DEEPARK, et al. 2014).

Agradecimentos

Ao Grupo de Estudos em Inorgânica e Catálise - GEIC do IFMA/Campus Codó, ao IFMA/Campus Codó e à PRPGI/IFMA pela Bolsa PIBIC concedida.

Referências

BERTOLINI, Tharcila Colachite Rodrigues; ALCÂNTARA, Raquel Reis; IZIDORO, Juliana de Carvalho e FUNGARO, Denise Alves. Adsorption of Acid Orange 8 Dye from Aqueous Solution Onto Unmodified and Modified Zeolites. Orbital: The Electronic Journal of Chemistry. V. 7 N°4. p. 34. outubro/dezembro. 2015.

CARDOSO, Natalí Farias. Adsorção de corantes têxteis utilizando biossorventes alternativos. UFRGS, porto alegre/SP, 2012. Disponível em: http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/63143.

DEEPARK, Gusain; VARSHA, Srivastava; YOGESH, Chandra. Kinetic and thermodynamic studies on the removal of Cu(II) ions from aqueous solutions by adsorption on modified sand. Journalof Industrial andEngineeringChemistry. V. 20 . P. 841-847. mai. 2014.

MORTON Lippmann. ExposureAssessmentStrategies for CrystallineSilica Health Effects [Artigo] // Appl. Occup. Environ. Hyg. - 1995. - 12. - 981-990 : Vol. 10.

WAST, Ayesha e AWAN, M. Ali. Adsorption of textile dye onto modified immobilized activated alumina. JAUBAS (Journal of the Association of Arb Universities for Basic an Applied Sciences). 2014.